كيف يؤدي تدهور أداء العزل في محول التردد إلى حدوث قصر في الدائرة بين الأطوار؟

محول التردد ذو الحالة الصلبة: أثناء التشغيل طويل الأمد، يتعرض نظام عزل الملفات لإجهادات كهربائية متنوعة ناتجة عن نبضات التبديل عالية التردد، ونبضات الجهد، والتفريغ الجزئي. تُلحق هذه العوامل ضررًا تدريجيًا بجهد التحمل والخصائص العازلة لمادة العزل. يؤدي تدهور الخصائص العازلة للعزل إلى توزيع غير متساوٍ للمجال الكهربائي بين الملفات أو الأطوار، مما يجعل المناطق ذات المجالات الكهربائية المحلية المرتفعة أكثر عرضة للانهيار. مع ازدياد الإجهاد الكهربائي المتراكم على مادة العزل، تتشكل قنوات موصلة دقيقة داخل طبقة العزل، مما قد يؤدي إلى مسارات موصلة بين أطوار الملف المختلفة.

كما أن للكابلات وملفات المحرك في أطراف خرج محول التردد ثلاثي الأطوار (50-60 هرتز) متطلبات خاصة بسلامة العزل. عندما يتقادم عزل أجزاء التوصيل هذه، يترقق العازل بين الأطوار أو يتشقق، مما يُضعف حاجز العزل الذي كان يفصل بين الأطوار المختلفة. يعتمد تصميم عزل أنظمة الطاقة التقليدية على ظروف تردد الطاقة، بينما يتضمن نظام محول الجهد من 240 فولت 50 هرتز إلى 120 فولت 60 هرتز عملية تبديل سريعة ومعدل تغير جهد مرتفع (dv/dt)، مما يُعرّض مادة العزل لإجهاد كهربائي غير خطي.

عندما تفقد طبقة العزل قدرتها على الحفاظ على قوة العزل الكهربائي الأصلية، يُسهّل فرق الجهد بين ملفات الأطوار المختلفة مرور التيار عبر سطح العزل، مُشكّلاً مسارًا عاليًا للتيار. في نظام محول التردد أحادي الطور، تتجلى هذه الظاهرة في صورة قصر دائرة بين الأطوار، مع زيادة سريعة في التيار خلال فترة زمنية قصيرة. وبدون حماية مناسبة، قد يُؤدي ذلك إلى تلف أجهزة الطاقة أو توقف النظام.